綠電“天路”——“青豫特高壓”啟動輸電滿周年
131億(yi) 千瓦時!
這是青海—河南±800千伏特高壓直流工程啟動輸電一周年交出的成績單。
2020年7月15日,世界上首條主要輸送風光新能源的青豫特高壓開始輸電。源自青藏高原的太陽能、風能等清潔電力,跨過崇山峻嶺,源源不斷直送中原大地。
一線牽青豫,“減碳”賦新篇。成功破解風光新能源供電穩定性、外送安全性等世界性難題後,青豫特高壓為(wei) 拓寬“西電東(dong) 送”通道、助力東(dong) 中西部減碳協作奠定堅實基礎。
6月17日拍攝的青豫特高壓直流工程(無人機照片)。新華社 吳剛 攝
一條“天路”能輸送1/3個(ge) 三峽大壩發電量
青海是黃河、長江和瀾滄江發源地。這裏太陽能、風能資源得天獨厚,僅(jin) 太陽能理論裝機容量可達35億(yi) 千瓦,約占全國的11%。然而,太陽能、風能時有時無、時大時小,發電間歇性特點突出,很難滿足規律而穩定的電力需求。
地處中原腹地的河南,人口密集、產(chan) 業(ye) 聚集。由於(yu) 火力發電發展空間受限,僅(jin) 靠自身難以保障能源供應,導致全省用電缺口大幅增加。
2018年11月,青豫特高壓開工建設。這條具有標誌性意義(yi) 的特高壓線路,起於(yu) 青海省海南藏族自治州,止於(yu) 河南省駐馬店市,途經青、甘、陝、豫4省,線路全長1563千米,輸送容量800萬(wan) 千瓦,總投資約226億(yi) 元。
突破施工環境海拔高、新冠肺炎疫情影響等難題,去年7月15日青豫特高壓實現雙極低端係統帶電投運,去年底正式投運。“從(cong) 立項到投運,僅(jin) 用時兩(liang) 年,刷新了同類工程施工速度。”青海送變電工程有限公司現場施工負責人曾生偉(wei) 說。
自此,不少中原大地居民家中,燈仍是原來那盞燈,而驅動的電能已是來自千裏之外青藏高原的綠電。
生產(chan) 果汁果醬的河南華榮食品有限公司,是駐馬店市上蔡縣的用電大戶。公司負責人嶽春長介紹,過去為(wei) 保居民用電,每到冬夏高峰期,公司不時要被限電一兩(liang) 天,“公司停產(chan) 一天就損失近30萬(wan) 元”。
“青豫特高壓變電站離公司直線距離28公裏。這個(ge) 變電站供電後,去年下半年以來都沒有接到過限電通知了。”嶽春長說。
“依靠清潔能源互補能力,青豫特高壓實現遠距離大規模輸送新能源的突破。一秒的輸電量就夠一個(ge) 普通家庭使用兩(liang) 年。”青豫特高壓起點、青南換流站站長李斌善說,這也將給青海新增8800台主流風機同時發電的新能源消納能力。
經過調試,青豫特高壓如今每天從(cong) 青藏高原向中原大地輸送3000萬(wan) 千瓦時綠電,支撐青海光伏、風力發電利用率保持在95%左右。
隨著配套電源建設,青豫特高壓預計到2023年底可實現滿功率運行。屆時這條電力“高速公路”每年將輸送綠電412億(yi) 千瓦時,相當於(yu) 1/3個(ge) 三峽大壩的發電量,約占目前河南省年用電量的1/8。
6月17日在青海省黃南藏族自治州河南蒙古族自治縣拍攝的青豫特高壓直流工程。新華社 謝莉蓉 攝
“活蹦亂(luan) 跳”風光新能源實現安穩外送
“風光無限好,隻是難駕馭。”這是電力行業(ye) 對風光新能源的普遍評價(jia) 。
國網青海電力調度控製中心主任方保民說,受太陽能、風能特性製約,通常新能源在電網輸送能源中占比在30%左右,剩餘(yu) 得靠水火常規能源來調節和平衡。但青豫特高壓主要以輸送新能源為(wei) 主,對電網安全運行是一個(ge) 前所未有的挑戰。
“新能源直流特高壓運行中,最擔心出現類似跳閘的雙極閉鎖情況,會(hui) 在極短時間內(nei) 出現電壓大幅波動。”國網青海電力公司調度員盧國強說,光伏和風機遇到電壓大幅波動時會(hui) 自動脫網,“大量電源集中脫網,意味著電力輸送瞬時驟減,導致大麵積停電造成安全事故。”
針對這些挑戰,幾乎全國電力行業(ye) 最強技術力量聚集攻關(guan) 後,最終確定通過在電源側(ce) 安裝小型分布式調相機等技術來破解。
“調相機是穩定電網電壓的重要電力裝置。”哈爾濱電機廠副總經理李春廷說,盡管大型調相機技術已相對成熟,但要研發用於(yu) 保障電能質量的分布式調相機,“難度相當於(yu) 從(cong) 過去聽音樂(le) 常用的大型收錄機,研製出全世界首台小型‘隨身聽’”。
接到青豫特高壓的研製需求,哈爾濱電機廠等企業(ye) 迅速組織專(zhuan) 業(ye) 隊伍投入研發,在不到8個(ge) 月時間內(nei) 完成世界首台分布式調相機的設計、製造和驗證,為(wei) 青豫特高壓配套電源增添穩定的“安全罩”。
“分布式調相機的成功研製,意味著今後運行100%輸送風光新能源的直流特高壓也不存在任何安全技術障礙。”中國電力科學研究院高級專(zhuan) 家李誌強說。
安全問題解決(jue) 了,如何讓時有時無、時強時弱的新能源發電量曲線變成電網所需的平穩水平線呢?這又是一個(ge) 涉及發電、輸電、電力交易和消費的複雜係統問題。
國網青海電力公司發展策劃部副主任劉慶彪打了個(ge) 比方:特高壓就像一葉舟,過去主要輸送穩定可調節的火電、水電,而青豫特高壓主要輸送“活蹦亂(luan) 跳”的風光新能源,舟上負載極不穩定,“要保證平穩運行不翻船,難度可想而知”。
基於(yu) 青海“風光”資源特點,青豫特高壓配套電源裝機按2:1的比例,優(you) 化光伏和風電布局配比,白天以光伏為(wei) 主,晚上以風電為(wei) 主,形成風光互補格局。
光熱發電、共享儲(chu) 能等新技術、新模式也被用於(yu) 調峰。位於(yu) 青海海西蒙古族藏族自治州戈壁灘上的一座50兆瓦電源側(ce) 儲(chu) 能電站,2019年被接入青海電網係統調度,成為(wei) 全國首座接入大電網的共享式儲(chu) 能電站。
中國綠發青海新能源公司生產(chan) 技術部主任劉茁漢介紹,現在這座儲(chu) 能電站在大電網出現新能源消納難時集中充電,需要調峰時放電。“實現共享儲(chu) 能後,電站運行效率比傳(chuan) 統模式提升38%,既輔助電網消納新能源,又能提升經濟收益。”
業(ye) 內(nei) 人士介紹,目前青海正在規劃建設100萬(wan) 千瓦電化學儲(chu) 能站、總裝機容量240萬(wan) 千瓦的抽蓄儲(chu) 能電站。隨著這些項目落地,風光新能源的穩定供電難題將得到進一步化解。
“為(wei) 解決(jue) 新能源高占比輸電帶來的調峰難題,青豫特高壓還依托大數據平台和多能互補技術提升新能源管控水平,以調峰補償(chang) 機製調動發電、輸電和用電側(ce) 消納新能源的積極性。”方保民說,如此確保光伏和風機所發電量盡可能全部輸送,出現缺口時再由水電、火電常規能源補充兜底。
7月8日,在青海省海南藏族自治州共和縣,牧民向占魁在清理羊圈中的雜草。新華社 張曼怡 攝
綠電“天路”背後減碳貢獻滿滿
走進海南藏族自治州共和縣塔拉灘戈壁上的綠色產(chan) 業(ye) 發展園區,一排排深藍色光伏板在陽光下熠熠生輝,一群群“光伏羊”時而啃食青草,時而奔跑追逐。
每天清晨,共和縣鐵蓋鄉(xiang) 馬漢台村牧民向占魁都會(hui) 背上食物和水,將園區委托的2000多隻羊和自家70隻羊,帶到光伏發電區放養(yang) 。
“以前荒灘都不長草,裝上光伏板後,底下青草旺盛,羊也吃得膘肥體(ti) 壯。”向占魁說,兩(liang) 年前他受聘為(wei) 園區羊倌,每月工資3000元,自家羊也能繼續養(yang) ,“收入多了,環境好了,現在的生活攢勁得很!”
這個(ge) 園區為(wei) 青豫特高壓提供配套電源支撐,目前已建成占地麵積230平方公裏的千萬(wan) 千瓦級可再生能源基地,助力青海省新能源裝機占比超過60%、成為(wei) 全國新能源裝機比例最高的省份。同時,園區還新增近3000個(ge) 就業(ye) 崗位,幫助一大批牧民像向占魁一樣在家門口就業(ye) 。
“園區為(wei) 青豫特高壓提供穩定新能源,也收獲了生態修複和畜牧業(ye) 發展的多重效果。”海南州綠色產(chan) 業(ye) 發展園區管委會(hui) 副主任安峰軍(jun) 說,利用生態恢複後的草地,光伏發電與(yu) 生態畜牧實現了有機結合。
青豫特高壓投運,不僅(jin) 新增一條“西電東(dong) 送”輸電通道,同時也帶來滿滿的減碳貢獻。
僅(jin) 從(cong) 每年滿功率輸送電量計算,這些清潔能源相當於(yu) 替代原煤1800萬(wan) 噸,能減排煙塵1.4萬(wan) 噸、二氧化硫9萬(wan) 噸、氮氧化物9.4萬(wan) 噸、二氧化碳2960萬(wan) 噸。同時,青豫特高壓運行中探索的新能源參數改造、分布式調相機等新規範、新裝備,目前正推廣運用到陝西—湖北特高壓等新建項目中。
國網經濟技術研究院輸電網規劃中心主任工程師蔣維勇表示,青豫特高壓中探索應用的“新能源+儲(chu) 能+分布式調相機”等技術路線,能有效破解風光新能源分時段消納、遠距離輸送等係列難題,將為(wei) 穩步提高新能源在能源結構中占比,助推電力領域“碳達峰、碳中和”帶來示範效應。(采寫(xie) 記者李勁峰、駱曉飛、解統強、耿輝凰)
2020年12月27日拍攝的青豫特高壓直流工程青海段。新華社 王國棟 攝
7月8日在青海省海南藏族自治州共和縣光伏產(chan) 業(ye) 園拍攝的一處塔式光熱發電項目。新華社 張曼怡 攝
一名牧民在青海省海南藏族自治州共和縣光伏產(chan) 業(ye) 園區內(nei) 放牧(2019年6月16日攝)。新華社 吳剛 攝
羊群在青海省海南藏族自治州共和縣光伏產(chan) 業(ye) 園吃草(2019年6月16日攝,無人機照片)。新華社 吳剛 攝
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